[发明专利]色差共聚焦传感器

说明书

技术领域

本发明涉及用于检测共聚焦显微镜系统内的焦点平面的方法和设 备。

背景技术

在显微镜系统中使用共聚焦传感器进行逐点匹配三维图像或在二 维图像上提供高分辨力的表面位置信息。在后一应用中，通常使用合 适的照射源(例如激光)来产生高分辨力的焦点。

如图1所示，窄带光束20从源12发出并且穿过光学系统10。窄 带光束20穿过分束器22和物镜镜头14。物镜镜头14将窄带光束20 聚焦在镜头14之后的距离26处。当表面位于该焦点处时，窄带光束 12向回逆向反射穿过光学系统10到达分束器22，其中窄带光束被反 射并且引入焦点，前提条件是表面16的斜度足够小以使得逆向反射的 光束完全或部分地返回穿过光学系统10。随后光线穿过针孔24并且利 用检测器18来检测其强度。

针孔24用作空间滤光器，其避免了任何失焦光线穿过针孔24并 且被检测到。此外，由于显微镜物镜的焦点和针孔为光学系统的共轭 体，因此仅显微镜物镜的单一同轴焦点处的光线将穿过针孔到达检测 器18上。由于针孔24具有通常为微米数量级的小尺寸，因此所有的 其他光线被滤去。

利用图1所述的共聚焦成像系统，同时仅使用检测器18处的强度 信息，使用者难以确定当焦点不能精确聚焦在表面16上时是位于表面 16的16a侧还是16b侧。当焦点位于16a侧或16b侧时由检测器18产 生的信号将同样较弱，这是因为检测器18的输出信号不提供内在的方 向信息。

除缺少方向信息之外，图1的共聚焦成像系统产生剧变的信号， 当表面位于焦点处时，该信号是强的，但当表面不在焦点处时该信号 迅速减弱。

因此需要允许进行强度信号的早期检测并且因而能够进行更有效 聚焦的共聚焦成像系统。

发明内容

本发明整体涉及共聚焦显微镜。

在一个方面，本发明涉及包括其上具有多光子可固化光反应性组 合物的基底的系统、将包括多种波长的光束发射到基底上的组合物的 至少一个区域上的光源、以及检测从组合物反射的光的一部分以获得 相对于基底的位置信号，其中所述位置信号基于至少一种波长的反射 光。

在一些实施例中，系统包括从第二光源发出的第二光束，并且第 二光束至少部分地固化多光子可固化光反应性组合物的区域。

在某些实施例中，系统包括将反射光引至检测器的纤维光缆。

在一些优选的实施例中，系统包括至少两条可将反射光引至检测 器的纤维光缆，其中所述纤维光缆中的至少一条具有的直径不同于所 述纤维光缆中的至少另一条的直径。

在另一个方面，本发明涉及以下方法，该方法包括：提供其上具 有多光子可固化光反应性组合物的基底，将包括多种波长的至少一个 光束施加至材料的至少一个区域上，其中所述波长中的至少一种具有 足以至少部分固化多光子可固化光反应性组合物的强度，以及处理从 材料反射的光的一部分以获得相对于基底的位置信号，其中所述位置 信号包括反射光的波长。

在一些实施例中，至少一个光束包括第一光束和第二光束。在某 些优选的实施例中，第一光束包括具有足以至少部分固化多光子可固 化光反应性组合物的强度的波长中的至少一种，并且第二光束包括从 材料反射的以获得相对于材料的位置信号的光束的一部分。

在其他实施例中，单一光束包括具有足以至少部分固化多光子可 固化光反应性组合物的强度的波长中的至少一种以及从材料反射的以 获得相对于材料的位置信号的光束的一部分。

在某些实施例中，施加至少一个光束的步骤包括将色差引入至少 一个光束中。

附图和下文的说明书详细描述了本发明的一个或多个实施例。在 本发明说明书、附图以及权利要求书的基础上，本发明的其他特征、 目标和优点将变得显而易见。

附图说明

图1为示出共聚焦传感器的示意图。

图2为示出纵向色差实例的示意图。

图3为色差共聚焦传感器的示意图。

图4A-4C为对于得自共聚焦传感器的焦点内、焦点上以及焦点下 的反射点而言，强度相对波长的曲线图。

图5为具有适用于处理多光子可固化光反应性材料的色差共聚焦 传感器的设备的示意图。